เครื่องคำนวณคานพื้น: ขนาด, ระยะห่าง & ความต้องการโหลด

เครื่องคำนวณคานพื้นคืออะไร?

เครื่องคำนวณ คานพื้น เป็นเครื่องมือที่สำคัญสำหรับมืออาชีพด้านการก่อสร้าง, ผู้ที่ทำ DIY, และเจ้าของบ้านที่วางแผนโครงการก่อสร้าง เครื่องคำนวณ คานพื้นฟรี นี้ช่วยในการกำหนด ขนาดคานพื้น ที่ถูกต้อง, ระยะห่างของคานพื้น, และจำนวนที่จำเป็นสำหรับการก่อสร้างที่ปลอดภัยและเป็นไปตามมาตรฐาน

คานพื้นเป็นสมาชิกโครงสร้างแนวนอนที่รองรับพื้นของอาคาร, ถ่ายทอดโหลดจากพื้นไปยังฐานหรือผนังที่รับน้ำหนัก คานพื้นที่มีขนาดและระยะห่างที่เหมาะสมมีความสำคัญต่อความสมบูรณ์ของโครงสร้าง, ป้องกันการยุบตัวของพื้น, และรับประกันความปลอดภัยและอายุการใช้งานของโครงการก่อสร้างใดๆ

เครื่องคำนวณจะพิจารณาปัจจัยที่สำคัญสามประการ: ประเภทของไม้ที่ใช้, ความยาวของช่วง (ระยะห่างระหว่างการรองรับ), และโหลดที่คาดว่าจะรับน้ำหนักพื้น โดยการวิเคราะห์ข้อมูลเหล่านี้ เครื่องคำนวณจะให้คำแนะนำที่เป็นไปตามรหัสการก่อสร้างมาตรฐานในขณะที่เพิ่มประสิทธิภาพการใช้วัสดุและประสิทธิภาพโครงสร้าง

การเข้าใจการคำนวณคานพื้น

หลักการพื้นฐานของการกำหนดขนาดคาน

การคำนวณคานพื้นอิงจากหลักการวิศวกรรมโครงสร้างที่พิจารณาคุณสมบัติความแข็งแรงของไม้ชนิดต่างๆ, ลักษณะการโค้งงอ (การงอ) ของไม้ที่มีขนาดมาตรฐาน, และโหลดที่คาดว่าจะเกิดขึ้น เป้าหมายหลักคือการรับประกันว่าคานสามารถรองรับทั้งโหลดที่ตายตัว (น้ำหนักของโครงสร้างเอง) และโหลดที่มีชีวิต (ผู้คน, เฟอร์นิเจอร์, และน้ำหนักชั่วคราวอื่นๆ) ได้อย่างปลอดภัยโดยไม่เกิดการโค้งงอหรือความล้มเหลวที่มากเกินไป

ตัวแปรสำคัญในการคำนวณคานพื้น

1. ช่วงคาน: ระยะทางที่คานต้องครอบคลุมโดยไม่มีการรองรับ, โดยทั่วไปวัดเป็นฟุต
2. ชนิดของไม้: ไม้แต่ละชนิดมีคุณสมบัติความแข็งแรงที่แตกต่างกัน
3. ความต้องการโหลด: แบ่งเป็นเบา (30 psf), ปานกลาง (40 psf), หรือหนัก (60 psf)
4. ขนาดคาน: ขนาดไม้ที่มีมิติ (เช่น 2x6, 2x8, 2x10, 2x12)
5. ระยะห่างของคาน: ระยะห่างระหว่างคานที่อยู่ติดกัน, โดยทั่วไป 12", 16", หรือ 24" บนศูนย์

สูตรทางคณิตศาสตร์

การคำนวณขนาดคานที่เหมาะสมเกี่ยวข้องกับสูตรทางวิศวกรรมที่ซับซ้อนซึ่งพิจารณาความเครียดจากการงอ, ความเครียดเฉือน, และขีดจำกัดการโค้งงอ สูตรการโค้งงอทั่วไปคือ:

$\Delta = \frac{5wL^4}{384EI}$

โดยที่:

• $\Delta$ = การโค้งงอสูงสุด
• $w$ = โหลดที่สม่ำเสมอต่อหน่วยความยาว
• $L$ = ความยาวช่วง
• $E$ = โมดูลัสของความยืดหยุ่นของไม้
• $I$ = โมเมนต์ของแรงเฉือนของข้ามส่วนของคาน

เพื่อวัตถุประสงค์ในการปฏิบัติ รหัสการก่อสร้างจะให้ตารางช่วงที่ทำให้การคำนวณเหล่านี้ง่ายขึ้น เครื่องคำนวณของเราใช้ตารางมาตรฐานเหล่านี้ที่ปรับให้เหมาะสมกับไม้ชนิดต่างๆ และสภาวะโหลด

ตารางช่วงและปัจจัยการปรับ

ตารางช่วงถูกสร้างขึ้นจากสูตรข้างต้นและให้ช่วงสูงสุดที่อนุญาตสำหรับขนาดคานที่แตกต่างกัน, ระยะห่าง, และสภาวะโหลด ตารางเหล่านี้โดยทั่วไปจะสมมติว่ามีขีดจำกัดการโค้งงอสูงสุดที่ L/360 (โดยที่ L คือความยาวช่วง) ซึ่งหมายความว่าคานไม่ควรโค้งงอเกินกว่า 1/360 ของช่วงของมันภายใต้โหลดที่ออกแบบ

ช่วงพื้นฐานจะถูกปรับโดยใช้ปัจจัยสำหรับ:

1. ปัจจัยความแข็งแรงของไม้:

   • Douglas Fir: 1.0 (อ้างอิง)
   • Southern Pine: 0.95
   • Spruce-Pine-Fir: 0.85
   • Hem-Fir: 0.90

2. ปัจจัยการปรับโหลด:

   • โหลดเบา (30 psf): 1.1
   • โหลดปานกลาง (40 psf): 1.0 (อ้างอิง)
   • โหลดหนัก (60 psf): 0.85

วิธีการใช้เครื่องคำนวณคานพื้น

เครื่องคำนวณ คานพื้น ของเราทำให้การคำนวณทางวิศวกรรมที่ซับซ้อนกลายเป็นเครื่องมือที่ใช้งานง่าย ทำตามขั้นตอนเหล่านี้เพื่อกำหนดข้อกำหนดคานที่เหมาะสมสำหรับโครงการของคุณ:

ขั้นตอนที่ 1: เลือกประเภทไม้

เลือกชนิดของไม้ที่คุณวางแผนจะใช้จากเมนูแบบเลื่อน:

• Douglas Fir (แข็งแรงที่สุด)
• Southern Pine
• Hem-Fir
• Spruce-Pine-Fir

ชนิดของไม้มีผลต่อความแข็งแรงและดังนั้นความสามารถในการ span สูงสุดของคานของคุณ

ขั้นตอนที่ 2: ป้อนช่วงคาน

ป้อนระยะห่างระหว่างการรองรับ (ความยาวที่ไม่มีการรองรับ) เป็นฟุต นี่คือช่วงที่ชัดเจนที่คานต้องครอบคลุม เครื่องคำนวณยอมรับค่าระหว่าง 1 ถึง 30 ฟุต ซึ่งครอบคลุมการใช้งานที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์เบา

ขั้นตอนที่ 3: เลือกประเภทโหลด

เลือกประเภทโหลดที่เหมาะสมสำหรับโครงการของคุณ:

• โหลดเบา (30 psf): โดยทั่วไปสำหรับห้องนอนที่อยู่อาศัย, ห้องนั่งเล่น, และพื้นที่ที่คล้ายกันที่มีเฟอร์นิเจอร์และการเข้าพักตามปกติ
• โหลดปานกลาง (40 psf): เหมาะสำหรับห้องอาหารที่อยู่อาศัย, ห้องครัว, และพื้นที่ที่มีโหลดที่มีความเข้มข้นปานกลาง
• โหลดหนัก (60 psf): ใช้สำหรับพื้นที่เก็บของ, ห้องสมุด, บางพื้นที่เชิงพาณิชย์, และพื้นที่ที่มีอุปกรณ์หนัก

ขั้นตอนที่ 4: ดูผลลัพธ์

หลังจากป้อนข้อมูลที่จำเป็นทั้งหมดแล้ว เครื่องคำนวณจะแสดงโดยอัตโนมัติ:

• ขนาดคานที่แนะนำ: ขนาดไม้ที่มีมิติ (เช่น 2x8, 2x10) ที่จำเป็น
• ระยะห่างที่แนะนำ: ระยะห่างระหว่างคาน (12", 16", หรือ 24")
• จำนวนคานที่ต้องการ: จำนวนรวมของคานที่จำเป็นสำหรับช่วงของคุณ
• การแสดงภาพ: แผนภาพที่แสดงการจัดเรียงและระยะห่างของคาน

ขั้นตอนที่ 5: ตีความและนำผลลัพธ์ไปใช้

เครื่องคำนวณให้ผลลัพธ์ตามรหัสการก่อสร้างมาตรฐานและหลักการวิศวกรรม อย่างไรก็ตาม ควรปรึกษากับรหัสการก่อสร้างในท้องถิ่นและเมื่อจำเป็นให้กับวิศวกรโครงสร้าง โดยเฉพาะสำหรับโครงการที่ซับซ้อนหรือไม่ปกติ

กรณีการใช้งานสำหรับเครื่องคำนวณคานพื้น

โครงการก่อสร้างใหม่

เมื่อสร้างบ้านใหม่หรือการขยายเพิ่มเติม เครื่องคำนวณ คานพื้น ช่วยในการกำหนดวัสดุที่เหมาะสมที่จำเป็นในระยะการวางแผน ซึ่งช่วยให้การจัดทำงบประมาณที่ถูกต้องและรับประกันว่าข้อกำหนดโครงสร้างจะถูกต้องตั้งแต่เริ่มต้น

ตัวอย่าง: สำหรับการขยายบ้านใหม่ขนาด 24' x 36' โดยใช้ไม้ Douglas Fir และความต้องการโหลดปานกลาง เครื่องคำนวณจะแนะนำขนาดคานและจำนวนที่เหมาะสมสำหรับทิศทางช่วง 24'

การปรับปรุงและการปรับเปลี่ยน

เมื่อปรับปรุงพื้นที่ที่มีอยู่ โดยเฉพาะเมื่อเปลี่ยนวัตถุประสงค์ของพื้นหรือการลบผนัง การคำนวณความต้องการคานใหม่เป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าโครงสร้างยังคงแข็งแรง

ตัวอย่าง: การเปลี่ยนห้องนอน (โหลดเบา) เป็นห้องสมุดที่บ้าน (โหลดหนัก) อาจต้องเสริมคานพื้นที่มีอยู่เพื่อรองรับน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นของชั้นวางหนังสือ

การก่อสร้างดาดฟ้า

ดาดฟ้ากลางแจ้งมีความต้องการโหลดและการสัมผัสเฉพาะ เครื่องคำนวณสามารถช่วยในการกำหนดขนาดคานที่เหมาะสมสำหรับกรอบดาดฟ้า

ตัวอย่าง: ดาดฟ้าลึก 14' โดยใช้ไม้ Southern Pine ที่ผ่านการบำบัดด้วยแรงดันจะต้องการขนาดคานเฉพาะตามว่ามันเป็นดาดฟ้าที่อยู่อาศัย (40 psf) หรือการใช้งานเชิงพาณิชย์ (60+ psf)

การเสริมพื้น

สำหรับพื้นที่ยุบหรือกระดอน เครื่องคำนวณช่วยในการกำหนดว่าต้องการการเสริมใดบ้างเพื่อให้พื้นตรงตามมาตรฐาน

ตัวอย่าง: บ้านเก่าที่มีคานพื้นขนาดเล็กอาจต้องการคานเสริม หรือคานสนับสนุนเพิ่มเติมเพื่อให้ตรงตามมาตรฐานสมัยใหม่และกำจัดการเคลื่อนไหวของพื้น

ทางเลือกแทนคานพื้นแบบดั้งเดิม

ในขณะที่คานไม้ที่มีมิติเป็นที่นิยม มีทางเลือกหลายอย่างสำหรับสถานการณ์เฉพาะ:

1. คาน I-Engineered: ทำจากไม้ฟลานจ์และเว็บ OSB, สามารถ span ระยะทางที่ยาวกว่าคานไม้ที่มีมิติและต้านทานการบิดงอ

2. คานทรัส: หน่วยที่ผลิตล่วงหน้าที่สามารถ span ระยะทางที่ยาวกว่าและรองรับระบบกลไกภายในความลึกของพวกมัน

3. คานเหล็ก: ใช้ในงานก่อสร้างเชิงพาณิชย์หรือเมื่อความต้านทานไฟสูงขึ้นเป็นสิ่งจำเป็น

4. ระบบคอนกรีต: สำหรับพื้นชั้นล่างหรือเมื่อความทนทานสูงสุดเป็นสิ่งจำเป็น

ตารางเปรียบเทียบนี้แสดงความแตกต่าง:

ประวัติการออกแบบและการคำนวณคานพื้น

วิวัฒนาการของการออกแบบคานพื้นสะท้อนถึงประวัติศาสตร์ที่กว้างขึ้นของวิศวกรรมโครงสร้างและวิทยาศาสตร์การก่อสร้าง ก่อนศตวรรษที่ 20 การกำหนดขนาดคานพื้นส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับกฎเกณฑ์และประสบการณ์มากกว่าการคำนวณทางคณิตศาสตร์

วิธีการในยุคแรก (ก่อนปี 1900)

ในการก่อสร้างแบบกรอบไม้แบบดั้งเดิม, ผู้สร้างใช้คานขนาดใหญ่ตามประสบการณ์และวัสดุที่มีอยู่ โครงสร้างเหล่านี้มักใช้ไม้ขนาดใหญ่ที่มีระยะห่างค่อนข้างกว้าง กฎเกณฑ์ "กฎของนิ้ว" คือคานควรมีความลึกเป็นนิ้วเท่ากับความยาวเป็นฟุต (เช่น ช่วง 12 ฟุตจะใช้คานที่ลึก 12 นิ้ว)

การพัฒนามาตรฐานวิศวกรรม (1900-1950)

เมื่อวิศวกรรมโครงสร้างพัฒนาเป็นสาขา แนวทางทางวิทยาศาสตร์มากขึ้นในการกำหนดขนาดคานเกิดขึ้น ตารางช่วงแรกๆ ปรากฏในรหัสการก่อสร้างในต้นศตวรรษที่ 20 ตารางเหล่านี้มักจะอนุรักษ์นิยมและอิงจากการคำนวณที่เรียบง่าย

รหัสการก่อสร้างสมัยใหม่ (1950-ปัจจุบัน)

การเติบโตของการก่อสร้างหลังสงครามโลกครั้งที่สองนำไปสู่แนวทางการก่อสร้างและรหัสที่มีมาตรฐานมากขึ้น การแนะนำรหัสการก่อสร้างแห่งชาติครั้งแรกในกลางศตวรรษที่ 20 รวมถึงตารางช่วงที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งอิงจากชนิดของไม้, เกรด, และความต้องการโหลด

ตารางช่วงและเครื่องคำนวณในปัจจุบันอิงจากการทดสอบอย่างกว้างขวางและการสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ ทำให้สามารถใช้วัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในขณะที่ยังคงรักษาขอบเขตความปลอดภัย รหัสที่อยู่อาศัยระหว่างประเทศ (IRC) และมาตรฐานที่คล้ายกันให้ตารางช่วงที่ครอบคลุมซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับ เครื่องคำนวณคานพื้น สมัยใหม่

คำถามที่พบบ่อย

ระยะห่างมาตรฐานสำหรับคานพื้นคืออะไร?

ตัวเลือกระยะห่างมาตรฐานสำหรับคานพื้นคือ 12 นิ้ว, 16 นิ้ว, และ 24 นิ้วบนศูนย์ ระยะห่าง 16 นิ้วเป็นที่นิยมมากที่สุดในการก่อสร้างที่อยู่อาศัยเนื่องจากตรงกับขนาดวัสดุแผ่นมาตรฐาน (ไม้อัดหรือ OSB ขนาด 4x8) ระยะห่างที่ใกล้กัน (12 นิ้ว) จะทำให้พื้นแข็งแรงขึ้นแต่ใช้วัสดุมากขึ้น ในขณะที่ระยะห่างที่กว้างขึ้น (24 นิ้ว) จะประหยัดวัสดุแต่ต้องการแผ่นพื้นที่หนากว่า

ฉันจะกำหนดขนาดคานที่ถูกต้องสำหรับโครงการของฉันได้อย่างไร?

ในการกำหนดขนาดคานที่ถูกต้อง คุณต้องทราบสามปัจจัยหลัก: ความยาวช่วง, ชนิดของไม้, และโหลดที่คาดว่าจะเกิดขึ้น ป้อนค่าต่างๆ เหล่านี้ลงในเครื่องคำนวณคานพื้นของเราเพื่อให้ได้คำแนะนำที่ถูกต้อง โดยทั่วไปแล้ว ช่วงที่ยาวขึ้นและโหลดที่หนักกว่าจะต้องการขนาดคานที่ใหญ่ขึ้น

ฉันสามารถใช้ระยะห่างที่แตกต่างจากที่เครื่องคำนวณแนะนำได้หรือไม่?

ใช่ คุณมักจะสามารถใช้ตัวเลือกระยะห่างที่แตกต่างกันได้ แต่จะส่งผลต่อขนาดคานที่ต้องการ หากคุณต้องการใช้ระยะห่างที่กว้างกว่าที่แนะนำ คุณจะต้องเพิ่มขนาดคาน ในทางกลับกัน หากคุณใช้ระยะห่างที่ใกล้กัน คุณอาจสามารถใช้คานที่เล็กลงได้ เครื่องคำนวณสามารถช่วยคุณสำรวจการแลกเปลี่ยนเหล่านี้ได้

ช่วงสูงสุดสำหรับคานพื้นขนาด 2x10 คืออะไร?

ช่วงสูงสุดสำหรับคานพื้นขนาด 2x10 ขึ้นอยู่กับชนิดของไม้, ระยะห่าง, และสภาวะโหลด ตัวอย่างเช่น หากใช้ Douglas Fir ที่ระยะห่าง 16" ภายใต้โหลดที่อยู